Analyse du comportement mécanique des connexions par tige ...

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org

Analyse du comportement mécanique des

connexions par tige d’acier pour les

structures mixtes bois-béton MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR 2IE AVEC GRADE DE

MASTER

SPECIALITE : Génie Civil et Hydraulique

OPTION : Routes et Ouvrages d’Art

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le 01/07/2020 par

Carole NGAKO TCHATCHEU (20170471)

Directeur de mémoire : Pr. Adamah MESSAN, Enseignant-chercheur à 2iE

Maître de stage : Dr. Decroly DJOUBISSIE D., Enseignant-chercheur à 2iE

Djidoula TAKO, Doctorant à 2iE

Structure d’accueil du stage : Laboratoire Eco Matériaux et Habitats Durables (LEMHaD-2iE)

Jury d’évaluation du stage :

Président : Pr. Abdou LAWANE

Membres et correcteurs : M. Célestin OVONO MEZUI

M. Christian RAMADJI

Promotion [2019/2020]

Analyse du comportement mécanique des connexions par tige d’acier

pour les structures mixtes bois béton

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TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020

DÉDICACE

À toute ma famille



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CITATION

« Je lève les yeux vers le mont… D’où me viendra le

secours ?

Le secours me vient de l’Éternel, qui a fait le ciel et la

terre »

Psaumes 121 verset 1-2



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REMERCIEMENTS

Il y’a un dicton en Afrique qui dit que, si le baobab a pu résister au vent et au tonnerre ce n’est

ni par sa force, ni par sa robustesse mais plutôt à la terre mère qui lui a apporté son soutien.

Alors, j’aimerai exprimer ma gratitude envers toutes ces personnes qui, de près ou de loin, ont

contribué à l’élaboration de ce mémoire. Je tiens à remercier :

❖ D’abord et avant tout, le Dieu tout puissant pour toutes les grâces. Son amour dure

éternellement.

❖ Vivement la bourse panafricaine BAD-NMI pour le soutien financier dans le cadre de

ma formation ;

❖ L’ensemble du corps professoral et administratif de 2iE, pour la formation reçue ;

❖ Mon Directeur de mémoire à 2iE, Pr. Adamah MESSAN, Enseignant chercheur à 2iE

pour sa disponibilité, le partage de ses connaissances dans le domaine des matériaux et

ses nombreux conseils tout au long du processus d’élaboration de ce mémoire ;

❖ Dr Decroly DJOUBISSIÉ, Enseignant-chercheur à 2iE et Djidoula TAKO, Doctorant à

2iE, pour l’encadrement reçu, leur gentillesse, le partage de leur connaissance et les

remarques qui ont contribué fortement à l’élaboration de ce travail ;

❖ Tout le personnel du Laboratoire Eco Matériaux et Habitats Durables pour l’accueil et

leur gentillesse qui ont facilité notre intégration durant le stage ;

❖ M. Salif KABORE pour son encadrement dans les essais réalisés au laboratoire ;

❖ Mes Parents pour leur précieux conseil, leur soutien moral, spirituel, affectif et

financier ;

❖ Ma grand-mère, mes tantes, mes oncles mes sœurs, mes neveux et cousins pour leur

encouragement et leur amour portés en mon égard ;

❖ Mes ami-e-s et connaissance pour leur assistance. Plus particulièrement mes camarades

de stage et la promotion miracle ;



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 iv


RESUME

Les structures mixtes bois- béton se sont de plus en plus répandues dans le monde. La popularité

de ces structures est due à leur performance mécanique et à l’utilisation des matériaux

écologiquement durables. Le LEMHaD - 2iE, lancé dans une dynamique de développement

durable en Afrique a opté pour l’étude des structures mixtes en utilisant des matériaux

localement disponibles. Ce mémoire présente l’étude du comportement mécanique des

connexions par tige d’acier pour les structures mixtes bois-béton. Des essais de cisaillement

sont réalisés sur les systèmes de connexions dans le but de déterminer leur capacité de

résistance, leur rigidité et leur mode de ruine. Sept systèmes de connexion sont testés : deux

connexions par tige d’acier simple de diamètre 12 mm (HA12S) et de diamètre 14 mm

(HA14S) ; deux connexions par tige d’acier filetée sans crochet de diamètre 12 mm (HA12F)

et de diamètre 14 mm (HA14F) ; deux connexions par tige d’acier filetée avec crochet de

diamètre 12 mm (HA12FC) et de diamètre 14 mm (HA14FC) ; et une connexion combinant

une tige d’acier simple de 12 mm de diamètre et un profilé en U (HA12U). Les résultats ont

montré que la connexion HA12F est la moins résistante, la moins rigide malgré qu’il ait une

rupture ductile. La connexion HA12U est la plus résistante, la plus rigide et présente un mode

de rupture ductile. Il est possible d’atteindre de bonnes performances de mixité en utilisant le

système de connexion HA12U.

Mots Clés :

1 - Béton

2 - Bois

3 – Structures mixtes

4 - Connexion mixte bois-béton

5 – Essai push-out



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ABSTRACT

Timber-concrete composite structures have become more and more widespread throughout the

world. The popularity of these structures is due to their mechanical performance and the use of

ecologically sustainable materials. The LEMHaD - 2iE, launched in a dynamic of sustainable

development in Africa, has opted for the study of mixed structures using locally available

materials. This thesis presents the study of the mechanical behavior of steel rod connections for

mixed wood-concrete structures. Shear tests are carried out on these connection systems in

order to determine their resistance capacity, stiffness and mode of failure. Seven connection

systems are tested: two connections per simple steel rod of 12 mm diameter (HA12S) and

14 mm diameter (HA14S); two connections per threaded steel rod without hook of 12 mm

diameter (HA12F) and 14 mm diameter (HA14F); two connections per threaded steel rod with

hook of 12 mm diameter (HA12FC) and 14 mm diameter (HA14FC); and a connection

combining a simple steel rod of 12 mm diameter and a U-profile (HA12U). The results showed

that the HA12F connection is the least resistant, the least rigid despite having a ductile fracture.

The HA12U connection is the strongest, stiffest and has a ductile failure mode. Good mixing

performance can be achieved using the HA12U connection system.

Key words:

1 - Concrete

2 - Timber

3 – Composite structure

4 – Timber-concrete connection

5 – Push-out test



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LISTE DES ABREVIATIONS

2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement

LEMHaD : Laboratoire Eco Matériaux et Habitats Durables

ELS : État Limite de Service

ELU : État Limite Ultime

EN : Norme Européenne

CEN : Comité Européen de Normalisation



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TABLE DES MATIERES

DÉDICACE ........................................................................................................................................ i

CITATION ........................................................................................................................................ ii

REMERCIEMENTS ....................................................................................................................... iii

RESUME .......................................................................................................................................... iv

ABSTRACT ....................................................................................................................................... v

LISTE DES ABREVIATIONS ....................................................................................................... vi

LISTE DES TABLEAUX ................................................................................................................ ix

LISTE DES FIGURES ..................................................................................................................... x

INTRODUCTION GÉNÉRALE ..................................................................................................... 1

CHAPITRE I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE............................................................... 3

Introduction .......................................................................................................................... 3

I. Généralités sur les structures mixtes bois-béton ............................................................ 3

II. Avantages et inconvénients de la mixité bois-béton ..................................................... 6

III. Propriétés des matériaux .............................................................................................. 7

1. Le bois ........................................................................................................................ 7

2. Béton .......................................................................................................................... 9

3. Acier ......................................................................................................................... 10

4. Systèmes de connections .......................................................................................... 10

IV. Dispositif expérimental .......................................................................................... 23

1. Protocole de chargement .............................................................................................. 24

2. Paramètre d’analyse ..................................................................................................... 25

Conclusion partielle ............................................................................................................ 26

CHAPITRE II : MATÉRIAUX, MATÉRIELS ET MÉTHODES ........................................ 28

Introduction ........................................................................................................................ 28

I. Caractéristiques des matériaux ................................................................................. 28

1. Bois ........................................................................................................................... 28

2. Béton ........................................................................................................................ 29



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3. Description des connexions testées .......................................................................... 31

II. Matériels et méthodes de l’essai push-out ................................................................ 34

1. Dispositif expérimental ............................................................................................ 34

2. Méthodes d’analyse .................................................................................................. 35


CHAPITRE III : RÉSULTATS ET DISCUSSIONS ............................................................. 37

Introduction ........................................................................................................................ 37

I. Comportement et mode de ruine de chaque connexion .......................................... 37

1. Comportement des différentes connexions .............................................................. 37

2. Mode de ruine des systèmes de connexion .............................................................. 42

II. Comparaison des différents systèmes de connexion ................................................ 44

1. Capacité de résistance des systèmes de connexion .................................................. 44

2. Module de glissement ............................................................................................... 46


CONCLUSION ET PERSPECTIVES ............................................................................. 49

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................................... 51

ANNEXES .............................................................................................................................. I



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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Quelques caractéristiques des essences de bois (Benoit, 2011). ............................. 9

Tableau 2 : Description des connexions par Djoubissie (2018). .............................................. 15

Tableau 3 : Description des connexions testées par Zhu (2019). ............................................. 16

Tableau 4 : Récapitulatif des caractéristiques des connecteurs discrets étudiés ...................... 18

Tableau 5 : Récapitulatif des caractéristiques des connecteurs continus étudiés ..................... 20

Tableau 6 : Caractéristiques de quelques connecteurs spécifiques .......................................... 22

Tableau 7 : Masse volumique du bois ...................................................................................... 29

Tableau 8 : Dosage des constituants pour 1m3 de béton .......................................................... 29

Tableau 9 : Résultats des essais de compression et de pesée ................................................... 31

Tableau 10 : Récapitulatif des différents paramètres des connexions testées .......................... 41



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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Quelques réalisations de mixité bois -béton (a) Pont de Merle en France ; (b) Pont de

Vihantasalmi en Finlande ........................................................................................................... 3

Figure 2 : Description du plancher mixte bois béton (Ceccotti, 2002) ...................................... 5

Figure 3 : comportement d’une poutre composite en flexion ;(a) action composite parfaite ;(b)

action composite partielle ; (c) action composite nulle (Yeoh, 2010) ....................................... 6

Figure 4 : Directions longitudinale L, radiale R et tangentielle T du bois ................................. 8

Figure 5 : Comportement du bois en traction et compression dans la direction longitudinale

(Laplanche, 2006) ....................................................................................................................... 9

Figure 6 : Comportement du béton en compression et en traction (Luu, 2019). ..................... 10

Figure 7 : Exemples de systèmes de connexions bois-béton. (a1) Pointes ; (a2) Fers à béton

collés ; (a3) Vis; (a4) Vis inclinés ; (b1) Assemblages par anneaux ; (b2) Assemblages par

crampons ; (b3) Tubes d’acier ; (b4) Connecteurs métalliques ; (c1) Trous ronds dans le bois et

anti soulèvements ; (c2) entailles droites et organe d’assemblage ; (c3) barre d’acier

précontrainte ; (c4) platelage en planches cloué et plaques de cisaillement entaillées dans

l’épaisseur des planches ; (d1) treillis en acier collé sur le bois ; (d2) Plaques métalliques collées

sur le bois.(Ceccotti, 1995). ..................................................................................................... 12

Figure 8 : (a) Goujons ; (b) Clous ; .......................................................................................... 13

Figure 9 : (a) Entaille circulaire; (b) Entaille circulaire et Tirefond ;(c) Entaille rectangulaire et

tirefond ; (d) Tube; (e)-1)vis de 12mm de diamètre, 165mm de longueur, 115mm de longueur

d’encastrement ; (Deam et al., 2008). ...................................................................................... 14

Figure 10 : (a) Connexion par entaille rectangulaire avec ou sans tire-fond ; (b) Connexion par

entaille triangulaire avec ou sans tire-fond ; (Yeoh, 2010). ..................................................... 15

Figure 11 : (a) Système STRI ; (b) Système STRW ; (c) Système XTRI ; (d) Système XTRW

(Djoubissie et al., 2018) ........................................................................................................... 16

Figure 12 : (a) Type A ; (b) Type B (Zhu et al., 2019) ........................................................... 17

Figure 13 : Trois types de connecteurs testés pour la première fois pour un plancher composite

bois-béton préfabriqué en Suède : (a) SST+S : (b) ST+S+N ; (c) SP + N. .............................. 17

Figure 14 : (a) Plaque métallique dentée ; (b) Collage; (c) Bande métallique déployée (Werner

et al., 2016) ............................................................................................................................... 19

Figure 15 : Exemple de systèmes continus : (a) Grille métallique collée ; (b) Plaque métallique

perforée ; (c) Grille métallique collée à l'époxy (SM) : -1- sous forme de moulage, -2- avec



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connecteur incorporé dans la dalle préfabriquée en béton ....................................................... 20

Figure 16 : Connecteur vis SFS (Oudjene et al., 2013) (dimensions en mm) .......................... 21

Figure 17 : Vis SFS VB en disposition inclinée dans le sens longitudinal .............................. 21

Figure 18 : (a) connecteur SBB ; (b) connecteur HSB ; (c) connecteur Tecnaria ; (d) Connecteur

Hilti ........................................................................................................................................... 22

Figure 19 : Éprouvettes pour essai push-out symétrique ......................................................... 24

Figure 20 : Configurations d’essai push-out asymétrique ........................................................ 24

Figure 21 : Mode opératoire de chargement suivant la norme (CEN, 1991) ........................... 25

Figure 22 : Comportement de connexion ductile et fragile. ..................................................... 26

Figure 23 : Dimensions des éprouvettes de bois ...................................................................... 28

Figure 24 : Processus de détermination de la masse volumique du bois ; (a) Éprouvettes de bois

à l’étuve ; (b) Pesée des éprouvettes de bois ; .......................................................................... 29

Figure 25 : Affaissement du béton au cône d’Abrams ............................................................. 30

Figure 26 : Connexion par tige d’acier simple de diamètre 12 mm (HA12S) ......................... 31

Figure 27 : Connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 12 mm (HA12F) ....... 32

Figure 28 : Connexion par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 12 mm (HA12FC) .... 32

Figure 29 : Connexion par tige d’acier simple de diamètre 14 mm (HA14S) ......................... 32

Figure 30 : Connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 14 mm (HA14F) ....... 33

Figure 31 : Connexion par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 14 mm (HA14FC) .... 33

Figure 32 : Connexion combinant tige d’acier simple de 12 mm de diamètre et un profilé U

(HA12U) ................................................................................................................................... 33

Figure 33 : Dispositif expérimental de l’essai push-out : (1) Béton 50×300×350mm3 ; (2) Bois

50×160×350mm3 ; (3) Capteur LVDT ; (4) Supports latéraux ; .............................................. 34

Figure 34 : Définition des modules de glissement ................................................................... 35

Figure 35 : Courbe force-glissement du système HA12S ........................................................ 37

Figure 36 : Courbe force glissement du système HA12F ........................................................ 38

Figure 37 : Courbe force-glissement du système HA12FC ..................................................... 38

Figure 38 : Courbe force-glissement du système HA12U ....................................................... 39

Figure 39 : Courbe force-glissement du système HA14S ........................................................ 39

Figure 40 : Courbe force-glissement du système HA14F ........................................................ 40

Figure 41 : Courbe force-glissement du système HA14FC ..................................................... 40

Figure 42 : Mode de ruine du système HA12S ........................................................................ 42

Figure 43 : Mode de ruine du système HA14S ........................................................................ 43



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Figure 44 : Mode de ruine du système HA12F ........................................................................ 43

Figure 45 : Mode de ruine du système HA14F ........................................................................ 43

Figure 46 : Mode de ruine du système HA12FC ..................................................................... 43

Figure 47 : Mode de ruine du système HA14FC ..................................................................... 44

Figure 48 : Mode de ruine du système HA12U ....................................................................... 44

Figure 49 : Comparaison des capacités de résistance des différentes connexions ................... 45

Figure 50 : Comparaison des rigidités moyennes des différentes connexions ......................... 46



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INTRODUCTION GÉNÉRALE

Dans le domaine de la construction, de nouveaux matériaux ont fait leur apparition pour

répondre aux préoccupations actuelles visant à réduire l’empreinte écologique. Le bois est l’un

des éco matériaux utilisés dans les constructions neuves. Les structures mixtes bois-béton sont

de plus en plus utilisées dans le domaine de la construction aussi bien en rénovation qu’en

construction neuve. La technique de mixité bois-béton constitue une alternative pertinente de

valorisation du bois, la préservation des ressources en granulats et l’optimisation des

performances mécaniques des structures (Djoubissie et al., 2016). Le matériau bois, puits de

carbone, contribue à éliminer le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère et joue un rôle

primordial dans la lutte contre l’effet de serre. De plus, le bois consomme peu d’énergie pour

sa production (Guardigli et al., 2011) et sa transformation tout en ayant une excellente

performance mécanique.

Le béton, matériau de construction le plus utilisé dans le monde, apporte de nombreux

avantages comme une résistance mécanique élevée en compression, sa contribution au confort

acoustique, sa résistance au feu, une grande disponibilité et sa facilité de mise en œuvre.

Néanmoins, le béton présente d’inconvénients surtout au niveau écologique vu que la

production d’une tonne de ciment équivaut à une tonne de dioxyde de carbone rejetée (Sore et

al., 2016). Puisqu’il est nécessaire de repenser à notre façon de construire en limitant le plus

possible son impact environnemental, le béton est de plus en plus mixé à d’autres matériaux.

Pour favoriser l’utilisation des matériaux localement disponible notamment le bois, nous allons

le coupler au béton afin d’utiliser au mieux les propriétés mécaniques de chaque matériau

(Ceccotti, 2002) ceci dans l’objectif de faire travailler le béton en compression et le bois en

traction.

La réussite d’une telle mixité dépend de la liaison entre la poutre en bois et la dalle en béton.

C’est pour cela qu’il est capital de trouver une connexion parfaite entre les deux matériaux afin

de rendre la structure homogène donc beaucoup plus rigide et résistante. Le rôle principal des

connecteurs est d’empêcher, ou au moins de limiter, le glissement pouvant se produire entre le

bois et le béton, c’est-à-dire le déplacement relatif entre les deux matériaux parallèlement à leur

interface. En outre, le transfert des charges de la dalle en béton et de la poutre en bois doit passer

par les connecteurs. Il existe différents types de connecteurs adaptés pour cela et les

informations sur les propriétés de résistance de ces systèmes de connexions sont données grâce





aux essais expérimentaux de cisaillement.

Plusieurs travaux sur divers systèmes de connections tels que les goujons, les tirefonds, les

tubes, les entailles et les plaques métalliques perforées…, ont été effectués et présentés dans

les revues bibliographiques par (Branco et al., 2009) ; (Kavaliauskas et al., 2007) ; (Gutkowski

et al., 2004) et très peu de travaux ont été menés sur les connecteurs localement disponible en

Afrique subsahariennes (Djoubissie et al., 2016).

L’objectif général du projet commencé depuis quelques années au LEMHaD est de trouver des

connecteurs plus efficients et plus fiables pour les structures mixtes bois-béton. Ainsi, notre

étude s’inscrit dans la continuité des travaux effectués par Djoubissie (2018) sur les connecteurs

localement disponibles plus précisément les connecteurs par tige d’acier. L’objectif principal

de cette étude est l’analyse du comportement mécanique des connecteurs par tige d’acier pour

les structures mixtes bois- béton. Plus spécifiquement, il s’agira de caractériser mécaniquement

les connexions en termes de résistance, de rigidité et de mode de ruine à travers un programme

expérimental d’essais de cisaillement et de faire une comparaison sur les connexions testées.

Le contenu de ce mémoire se décline en 3 chapitres. Le chapitre 1 consacré à la synthèse

bibliographique, présente de façon brève l’historique des structures mixtes bois-béton, son

principe de fonctionnement, ses avantages et ses inconvénients, ainsi que le comportement des

matériaux et les matériels utilisés dans la structure mixte bois béton. Le chapitre 2, présente les

matériaux et matériels utilisés dans notre étude et le programme expérimental. Le chapitre 3

s’intéresse à la présentation et l’analyse des résultats obtenues et une comparaison des différents

connecteurs.





CHAPITRE I : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE

INTRODUCTION

Afin de s’accoutumer avec la notion de mixité bois-béton, nous présentons dans ce chapitre

l’historique, le principe de fonctionnement et les caractéristiques des structures mixtes bois-

béton. Les propriétés des matériaux (bois, béton et acier) et les types de connecteurs étudiés

sont abordés. Nous présentons aussi les différents dispositifs expérimentaux issus de la

bibliographie permettant de déterminer les caractéristiques des connecteurs et les méthodes

d’analyse des résultats.

I. GENERALITES SUR LES STRUCTURES MIXTES BOIS-

BETON

1. Historique

Après les deux guerres mondiales, il y a eu une pénurie d'acier pour le renforcement du béton.

Cela a entrainé le développement des structures mixtes bois-béton en Europe. Un système de

clous et de contreventements en acier pour former la connexion entre la dalle en béton et les

poutres en bois a été breveté par Muller (1922). Yeoh (2010) cite un brevet de Schaub en Suisse

en 1939, dans lequel de profilés en acier (Z et I) ont été utilisés comme systèmes de connexion.

L’application de la mixité bois-béton était principalement une technique de rénovation de vieux

bâtiments historiques dans différentes villes européennes comme Leipzig en Allemagne

(Holschemacher et al., 2002).

(a) (b)

Figure 1 : Quelques réalisations de mixité bois -béton (a) Pont de Merle en France ; (b) Pont

de Vihantasalmi en Finlande

Les planchers conçus à l'époque n'étaient pas conformes aux réglementations en vigueur et aux

exigences du bâtiment en matière d'isolation acoustique et de résistance au feu (Yeoh, 2010).





Au cours des 50 dernières années, l'intérêt pour les systèmes mixtes bois-béton s'est accru, ce

qui a entraîné la construction de ponts (États-Unis, Nouvelle-Zélande, Australie, Suisse,

Autriche et pays scandinaves), l'amélioration des planchers en bois existants (Europe) et la

construction de nouveaux bâtiments (Natterer et al., 1996). Le pont Vihantasalmi construit en

1999 en Finlande, d'une portée de 168 mètres, avec une chaussée de 11 m de large et un trottoir

de 3 m, en est un bon exemple (Figure 1). Depuis le début des années 1990, la construction de

structure mixte bois-béton a trouvé d'importantes applications structurelles dans plusieurs pays

européens, dont l'Italie. Lukaszewska (2009a) et Dias (2005) ont cité Turrini et Piazza décrivant

la restauration des bâtiments historiques en Italie, utilisant comme système de connexion des

goujons collés dans le bois avec une couche de béton coulée sur place. Ils citent entre autres

Blazi (1992), où des tôles ondulées ont été utilisées comme coffrage perdu pour la rénovation

de bâtiments historiques en Italie

On trouve également des exemples de ponts mixtes bois-béton aux États-Unis après

l'introduction de la conception et de la construction mixte dans les spécifications de

l'Amérique ; en Nouvelle-Zélande, où le premier pont expérimental a été construit en 1957 pour

le Service forestier néo-zélandais à travers le Mangahareke Stream près de la limite nord de la

forêt de Kaingaroa ; et en Australie, où le premier grand système mixte a été construit sur un

pont routier dans les années 1950 sur le Pacific Highway en Nouvelle-Galles du Sud au-dessus

de la rivière Maria (Van der Linden, 1999).

La clé du développement des structures mixtes bois-béton étant le développement des systèmes

de connexion, au 21ième siècle, ces structures se sont beaucoup plus répandues avec la création

de nouveaux connecteurs. Ces connecteurs ont été développés à travers des essais

expérimentaux, méthodes analytiques et des modélisations. Deam (2008) a présenté une variété

de connecteurs par vis, par tube, par entaille. Zhu (2019) a présenté une série de connexions

innovantes avec les différentes combinaisons de plaques d'acier et de vis.

2. Description de la technologie

Le système de plancher mixte bois-béton consiste à superposer une dalle en béton sur une poutre

en bois en les reliant par une connexion. L’objectif est de faire travailler le béton en compression

et le bois en traction grâce à la mise en œuvre de connecteurs afin de rendre la structure plus

rigide, plus résistant et plus stable. La Figure 2 présente la description d’un plancher mixte bois-

béton classique avec une dalle en béton disposée sur des poutres en bois présenté par

Ceccotti (2002).





Figure 2 : Description du plancher mixte bois béton (Ceccotti, 2002)

Toutefois, il est important de porter une attention particulière sur la connexion entre le bois et

le béton. La Figure 3 présente l’importance de relier les deux matériaux.

• Lorsque la poutre en bois et la dalle en béton sont parfaitement liés (Figure 3 (a)), il se

forme une section mixte unique. Il n’y a donc pas de glissement entre les deux

matériaux. Il y a un seul axe neutre pour la section entière se retrouvant dans la plupart

de temps près de l’interface.

• Lorsque les deux matériaux bois et béton ne sont pas liés (Figure 3 (c)), on a une action

mixte nulle. Les deux matériaux travaillent indépendamment et il n’y a pas de transfert

d’effort de cisaillement et un glissement à l’interface des matériaux est plus important.

Dans ce cas, la section de chaque matériau a son axe neutre se trouvant à son centre de

gravité.

• On rencontre également l’action mixte partielle (Figure 3 (b)) où l’on observe une

déformation des connecteurs et un glissement moins important à l’interface des deux

matériaux. Plus la charge augmente, plus l’action diminue et plus le glissement à

l’interface des deux matériaux augmentent. Dans ce cas, l’axe neutre devient deux axes

distincts tendant à se rapprocher du centre de gravité propre à chaque matériau. Alors,

l’action mixte parfaite n’est pas réalisée entre les couches en bois et en béton vue que la

connexion n’est pas parfaitement rigide. La plupart des structures mixtes bois béton

développent une action mixte partielle (LeBorgne and Gutkowski, 2010).

Connecteur

Dalle en béton

Poutre en bois





Figure 3 : comportement d’une poutre composite en flexion ;(a) action composite

parfaite ;(b) action composite partielle ; (c) action composite nulle (Yeoh, 2010)

II. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE LA MIXITE BOIS-

BETON

1. Avantages

Les structures mixtes bois-béton présentent de nombreux avantages. On peut citer entre autres :

❖ Leur légèreté : Ils sont plus légers que les planchers en béton car le bois a une densité

beaucoup plus faible que le béton (Ceccotti, 2002).

❖ Leur capacité de résistance en charge : Ils peuvent avoir le triple de la capacité de charge

et jusqu’à six fois la rigidité en flexion des systèmes de plancher en bois traditionnel, si le

bois et le béton sont bien connectés (Ceccotti, 2002).

❖ Leur isolation acoustique : Ils ont de bonnes caractéristiques d’isolation acoustique. Pour

les bruits transmis par l’air, l’isolation est améliorée par rapport à tous les systèmes en bois,

en raison de l’augmentation de la masse. Pour les bruits d’impacts, l’isolation est améliorée

par rapport à un système tout en bois, grâce à un amortissement plus important (Natterer et

al., 1996).

❖ Leur résistance au feu : Ils ont de bonnes performances au feu. La dalle en béton est une

barrière efficace contre la propagation du feu qui augmente la résistance au feu par rapport

à tous les systèmes bois. De plus, les nervures en bois sont plus résistances au feu que celles

en acier ou en béton précontraint préfabriqué (Frangi and Fontana, 2001).

❖ Leur mise en œuvre : La possibilité de préfabrication des planchers assure un gain de temps





sur le chantier et la diminution du coût de fondation du plancher mixte (car plus léger)

pourraient le rendre compétitif au niveau du coût par rapport au plancher en béton.

❖ Dans la rénovation des anciens bâtiments, la mixité a pour avantage l’augmentation de la

rigidité et la capacité de charge du plancher.

2. Inconvénients

Les structures mixtes bois-béton présentent aussi quelques inconvénients dont on peut citer :

❖ L’accroissement des flèches à court et à long terme du plancher dû au supplément de masse

qu’apporte la dalle en béton sur le plancher en bois traditionnel.

❖ Le coût du plancher mixte est en moyenne plus élevé qu’un plancher béton.

III. PROPRIETES DES MATERIAUX

La description des matériaux d’une structure à différentes échelles constitue une base

fondamentale permettant de comprendre le comportement mécanique ainsi que les

caractéristiques de la structure.

1. Le bois

Le bois, ressource naturelle est un matériau dont les caractères sont essentiellement différents

de ceux des autres matériaux dans la construction. Ces différences tiennent à l’origine et à la

constitution chimique du bois, mais surtout à leur structure fibreuse hétérogène et anisotrope.

Ses propriétés varient non seulement avec les conditions environnantes, et d’une essence à une

autre, mais aussi dans une même essence.

L’exploitation du bois et son utilisation comme matériau dans la construction, loin d’être

polluantes, permettent le stockage du carbone et l’entretien des massifs forestiers. Par ailleurs,

le bois, comme toutes les matières organiques naturelles, est biodégradable. Quelle que soit

l’essence considérée, le bois sera à plus ou moins long terme réintégré dans le cycle naturel du

carbone. C’est là un avantage incontestable du matériau.

Le bois est composé de cellulose et de lignine. La cellulose est une matière plastique naturelle

interstitielle. La lignine est une substance qui imprègne les parois des cellules du bois et confère

à celui-ci sa dureté, son imperméabilité etc. C’est l’élément incrustant et résistant des fibres. Le

bois possède une structure cellulaire principalement orientée selon la direction de l’axe de

l’arbre. À l’échelle macroscopique, comme le présente la Figure 4, on distingue sur un tronc

d’arbre trois sections orthogonales voir trois directions naturelles de croissance : Radiale R,





Tangentielle T et longitudinale L.

Figure 4 : Directions longitudinale L, radiale R et tangentielle T du bois

Vu le caractère hétérogène et anisotrope du bois, ses résistances mécaniques sont déterminées

suivant ses trois directions. Dans la direction longitudinale, le bois se présente comme une

matière fibreuse résistante, rigide et dure alors que dans la direction radiale et tangentielle, le

bois présente une résistance relativement faible (Eurocode V, 1996).

Lorsque le bois est soumis à un effort de traction, il a un comportement linéaire jusqu’à la

rupture. La rupture est de type fragile. En traction longitudinale la rupture se propage due à une

élongation des fibres alors qu’en traction perpendiculaire cela est due à une distorsion des fibres

(Eurocode V, 1996). En compression, le bois à un comportement non linéaire (élasto-plastique)

avec une capacité résistante atteinte en mode ductile par flambement des fils, par cisaillement

entre fibres en compression longitudinale et par effet de traction ou par écrasement des fils en

compression perpendiculaire (Laplanche, 2006). En général, la résistance du bois en traction

est deux fois plus élevée que la résistance à la compression. Ceci peut être l’inverse dans le cas

des bois de structure non dépourvu de nœuds et fentes. La Figure 5 présente un comportement

du bois en traction et en compression dans la direction longitudinale (parallèle aux fils).

Les essences de bois sont généralement classées en deux catégories : les bois résineux ou

conifères et les bois feuillus. Les feuillus sont les plus rencontrés en Afrique. Le Tableau 1

présente certaines propriétés physiques et mécaniques de quelques essences de bois tropicale et

tempérée.





Figure 5 : Comportement du bois en traction et compression dans la direction longitudinale

(Laplanche, 2006)

Tableau 1 : Quelques caractéristiques des essences de bois (Benoit, 2011).

Zones

Essences

Masse

volumique

𝜌 (kg/m3)

Résistance à

la

compression

axiale

𝑓𝑐,0 (MPa)

Résistance à

la flexion

𝑓𝑚 (MPa)

Module

d’élasticité

longitudinal en

flexion

𝐸 (GPa)

Tro

pic

ales

Ayous

Feu

illu

s

380 30 73 7 260

Iroko 650 57 105 12 840

Kosipo 690 55 122 11 190

Okoumé 440 36 87 9 690

Sapeli 680 62 142 13 960

Tem

pér

ées

Chêne 710 58 97 12 500

Hêtre 680 58 107 14 300

Épicéa

Rés

ineu

x 450 45 71 11 000

Pin Maritime 510 39 80 8 800

Pin Sylvestre 530 50 90 11 900

2. Béton

Le béton, matériau de construction le plus connu dans le monde, est un composite fait à base

d’agrégats (gravier, sable), de liants (ciment) et de l’eau. Le liant durcit dès son contact avec de

l’eau. De fois, pour améliorer les performances du béton, on fait recours à des adjuvants tels

que : les accélérateurs et les retardateurs de prise, les plastifiants, les entraineurs d’air et des

hydrofuges de masses. Plusieurs types de bétons existent selon l’utilisation souhaitée, à savoir

les bétons légers, les bétons ordinaires, les bétons autoplaçants (BAP), les bétons à haute

performance (BHP) et les bétons fibrés à haute performances (BFUHP).





La résistance du béton aux efforts de compression et de traction varie en fonction de la nature

du ciment, de son dosage, des granulats et de la quantité d’eau ainsi que du soin apporté à la

mise en œuvre et des contrôles auxquels il est soumis. Malgré cette diversité, il reste clair qu’un

béton présente une résistance à la compression élevée et une résistance faible en traction. La

Figure 6 présente le comportement du béton en compression et en traction. La caractéristique

essentielle du béton durci est la résistance mécanique en compression à un âge donné (28 jours)

notée 𝑓𝑐28.

Figure 6 : Comportement du béton en compression et en traction (Luu, 2019).

3. Acier

L’acier est un matériau homogène isotrope qui se caractérise par sa limite élastique et son

module d’élasticité. Il travaille aussi bien en compression qu’en traction, donc possède de

bonnes propriétés en cisaillement et en flexion. L’acier est le plus utilisé dans les structures

mixtes bois béton comme matériau d’assemblage au regard de ses performances mécaniques.

Néanmoins, il sert à renforcer le béton en reprenant les efforts de tractions qui arrivent sur ce

dernier. Parmi les aciers, on retrouve les aciers ronds lisses et les aciers à Haute adhérence.

4. Systèmes de connections

Le concept de la structure mixte bois-béton dépend surtout de l’interface entre les deux

matériaux. Cette interface est gouvernée par des systèmes de connexion dont la connaissance

du comportement est nécessaire pour la stabilité et la résistance de la structure. Le rôle du

connecteur est de transmettre les efforts de cisaillement entre les deux matériaux pour assurer

un comportement monolithique. La clé du développement des structures mixtes est le

développement et la maitrise du comportement mécanique de connexions fiables afin d’avoir

une action mixte presque parfaite. La rigidité du connecteur, ainsi que son comportement à





l’ultime déterminent la performance du système. Le comportement du connecteur lorsqu’il est

chargé est également un paramètre à considérer.

Les connexions sont généralement positionnées le long de la poutre suivant la distribution de

l’effort de cisaillement. Elles sont concentrées à proximité des appuis où l’effort de cisaillement

est élevé et espacées progressivement sur la portée jusqu’au milieu de la poutre où l’effort de

cisaillement est nul dans le cas d’une poutre simplement appuyée soumise à une charge

uniformément répartie.

Les assemblages classiquement utilisés pour relier deux éléments en bois ont été utilisés dans

les premières construction mixtes bois-béton. Du fait de leur faible module de glissement, ils

ont été progressivement remplacés par des connecteurs spécifiques. (Ceccotti, 1995) a présenté

un grand nombre de connexions (Figure 7) pouvant être utilisées pour relier la dalle en béton et

la poutre en bois. Il met en évidence les différentes catégories de connexions en fonction de

leur degré de rigidité allant de la moins rigide à la plus rigide.

Les connecteurs du groupe (a) (pointes, vis, fer à béton collé) ont l'avantage d'être peu coûteux

et facile à installer. Toutefois, ils sont généralement considérés comme les moins rigides. Il a

été démontré que les connecteurs du groupe (b) (anneaux, crampons, tubes d’acier) ont une

rigidité, une ductilité et une résistance à la traction supérieures à celles des connecteurs à goujon

(Mungwa et al., 1999). La raison est que les clous et les vis provoquent généralement une

rupture par fendage du bois, alors que les connecteurs de type tubulaire (connecteurs à anneaux

rigides, en particulier) offrent une plus grande rigidité et peuvent provoquer une rupture par

cisaillement du bois, ce qui se produit généralement à des charges plus élevées (Clouston et al.,

2004). Les connecteurs du groupe (c) dans lesquels des entailles ont été découpées dans le bois

et renforcées avec des dispositifs d'ancrage tels que des boulons post-contraints ou des

tirefonds, se sont révélés avoir des propriétés similaires à celles des connecteurs du groupe (b).

Une rigidité et une résistance au glissement modérément meilleures que celles des connecteurs

du groupe (b). Les forces de cisaillement horizontales sont transmises par la vis de contact avec

un faible glissement entre les couches, tandis que les goujons travaillent en traction pour résister

à la composante de charge verticale. Le dernier groupe de connecteurs (d) (treillis en acier et

plaques métalliques collés dans le bois) sont généralement considérés comme ayant la plus

grande rigidité. Dans ce groupe, les calculs de conception des connexions peuvent être

facilement effectués puisqu'il n'y a pas de glissement entre la dalle en béton et la poutre en bois

et que la section de béton peut être "transformée" en une section de bois équivalente avec un





seul centre de gravité.

Figure 7 : Exemples de systèmes de connexions bois-béton. (a1) Pointes ; (a2) Fers à béton

collés ; (a3) Vis; (a4) Vis inclinés ; (b1) Assemblages par anneaux ; (b2) Assemblages par

crampons ; (b3) Tubes d’acier ; (b4) Connecteurs métalliques ; (c1) Trous ronds dans le bois

et anti soulèvements ; (c2) entailles droites et organe d’assemblage ; (c3) barre d’acier

précontrainte ; (c4) platelage en planches cloué et plaques de cisaillement entaillées dans

l’épaisseur des planches ; (d1) treillis en acier collé sur le bois ; (d2) Plaques métalliques

collées sur le bois.(Ceccotti, 1995).

Une large gamme de systèmes de connexion a été développée dans différentes parties du monde

et tout au long du siècle. Leur caractéristique varie en fonction du type de connexions, de leur

disposition le long de la poutre et de la façon dont ils sont insérés dans le bois. Ainsi, on peut

les classifier en différentes catégories.

i. Connecteurs discrets

Dans cette catégorie, on y retrouve des clous, les goujons, les entailles, les tubes, les tiges, les

vis et tirefonds. Dans le but de trouver des connexions plus efficaces, certains de ces connexions





ont été associés avec des fonds de coffrage ou entaille afin de déterminer leur performance.

Possédant une facilité d’exécution et un coût relativement faible, les clous, les vis et tirefonds

sont les connecteurs les plus couramment utilisés malgré leur flexibilité qui diminue leur

raideur.

Yeoh (2010) dans sa thèse, décrit les travaux de Ramakrishnan (1977) où il a utilisé des clous

de 3 mm et 5 mm disponibles sur le marché comme connecteurs dont il soumet 28 échantillons

pour les tests de cisaillement (push-out). Les principales conclusions étaient que l'espacement

minimal des clous ne devait pas être inférieur à 10 fois leur diamètre, la longueur d'enfoncement

du clou dans le béton devait être au moins égale à 25 mm dans la zone de compression et que

la pénétration dans la poutre en bois devait être au moins égale à deux tiers de la longueur du

clou. En plaçant les clous à une inclinaison de 45°, avec la tête dirigée dans le sens du

cisaillement, on obtient une plus grande résistance et moins de glissements. Nous allons

présenter les caractéristiques de certaines connexions développées dans cette catégorie.

❖ Connecteurs étudiés par Benitez (2002) et Branco (2009)

Les goujons font partis des connecteurs anciens, ils étaient utilisés comme assemblages dans

les planchers à bois traditionnels. Benitez (2002) a testé des goujons comme connecteur pour

une potentielle utilisation dans la construction de nouveaux ponts mixtes bois-béton et la

réhabilitation de vieux ponts en bois. Ces goujons sont issus des barres d’acier de 20 mm de

diamètre, placés des avant-trous de même diamètre avec une inclinaison de 60°. Ils étaient

inclinés dans le but de résister à la fois aux efforts de cisaillement et aux forces de traction

tentant de séparer le bois et le béton (Figure 8 (a)).

Les clous sont les connecteurs les plus utilisés dans la construction en bois dû à leur facilité de

mise en œuvre et leur coût relativement faible. Branco (2009) a utilisé des clous ronds de

3,4 mm de diamètre et 70 mm de long dans leurs travaux dont l’un des objectifs était d’évaluer

l’utilisation du béton à granulats légers dans les structures mixtes bois-béton (Figure 8(b).

(a) (Benítez, 2000) (b) (Branco et al., 2009)

Figure 8 : (a) Goujons ; (b) Clous ;





❖ Connecteurs étudiés par Deam (2008)

Une série de systèmes de connexion a été testée par Deam. Les échantillons ont été réalisés

dans le but de comparer la résistance, la rigidité et les performances de différents connecteurs

tels que les connecteurs par entailles circulaires (48,5 mm de diamètre et 20 mm de profondeur)

avec et sans tirefond ( Figure 9 (a) et (b)) et rectangulaires (50 mm de longueur et 16,5 mm de

profondeur) avec tirefond ( Figure 9(c)), des tubes en acier (40 mm de longueur) ( Figure 9(d)),

des vis de diamètres différents ( Figure 9 (e)), des vis SFS (7 mm de diamètre, 100 mm de

longueur et 45° d’inclinaison) , des plaques d’ancrages visées à 45°, 90° et placées

parallèlement à l’axe de la poutre. Le connecteur par entaille circulaire avec tirefond a donné

les meilleures performances en résistance et en rigidité.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(1)

(2)

Figure 9 : (a) Entaille circulaire; (b) Entaille circulaire et Tirefond ;(c) Entaille

rectangulaire et tirefond ; (d) Tube; (e)-1)vis de 12mm de diamètre, 165mm de longueur,

115mm de longueur d’encastrement ; (Deam et al., 2008).

❖ Connecteurs testés par Yeoh (2010)

Yeoh a étudié les connexions par entailles sous différentes formes (rectangulaire, triangulaire,

trapézoïdale et courbe) et différentes tailles (longueur, profondeur) dans le but d’obtenir la

forme ayant les meilleures caractéristiques. Certaines connexions testées sont présentées à la

Figure 10. Il a approfondi ses recherches en étudiant le comportement des connexions par

entaille rectangulaire et triangulaire renforcée de tirefond de 12 mm et 16 mm de diamètre. Ils

observent que la connexion par entaille triangulaire renforcée de tirefond présente les meilleures





performances en termes de résistance et de rigidité.

(a)

(b)

Figure 10 : (a) Connexion par entaille rectangulaire avec ou sans tire-fond ; (b) Connexion

par entaille triangulaire avec ou sans tire-fond ; (Yeoh, 2010).

❖ Connexions par tige d’acier (Djoubissie et al., 2018)

Dans leurs travaux, Djoubissie (2018) a étudié les connecteurs par entaille, par tige d’acier de

différents diamètres, incliné ou pas, avec et sans entaille. Ils ont aussi étudié l’influence du fond

de coffrage sur les propriétés mécaniques de la structure (Djoubissie et al., 2018). Deux

configurations de connexion par tige d’acier filetée, utilisée comme connecteur de cisaillement

entre le bois et béton, ont été testées avec et sans fond de coffrage (contreplaqué). Le Tableau

2 et la Figure 11 présentent les différentes connexions testées. Les comparaisons montrent que

la présence d'une couche intermédiaire réduit la résistance au cisaillement et la rigidité de

l'assemblage bois-béton.

Tableau 2 : Description des connexions par Djoubissie (2018).

Configuration STRI STRW XTRI XTRW

Connecteur Tige d’acier filetée vissée à 90°

Deux tiges d’acier filetées

croisées, l’une vissée à

120° et l’autre à 90°

Fond de coffrage Avec Sans Avec Sans





Figure 11 : (a) Système STRI ; (b) Système STRW ; (c) Système XTRI ; (d) Système XTRW

(Djoubissie et al., 2018)

❖ Connexions combinant plaque d’acier et vis présentés par Zhu (2019)

Dans leur étude, Zhu (2019) a regroupé les différents connecteurs testés en deux catégories :

une catégorie A combinant un profilé en T et double cornières (Figure 12.(a)), et une catégorie

B combinant plaque d'acier et double cornières (Figure 12.(b)). Chaque catégorie regroupe 3

types de systèmes de connexion. Les systèmes de connexions sont fixés dans le bois à l’aide les

vis en associant parfois de la colle époxy. Pour les systèmes utilisant la colle, une couche de

caoutchouc vulcanisé est disposée à la surface du connecteur en contact avec le bois (profilé en

T ou plaque) dans le but d’augmenter l’adhérence entre acier et le bois.

Tableau 3 : Description des connexions testées par Zhu (2019).

Configuration T+S SP + S GT + Ri SPG + Ri

Connecteur

L’acier en T est

placé sur la face

supérieure de la

poutre en bois

au moyen d’une

vis

La plaque d’acier

placée sur le côté

des surfaces de la

poutre en bois

Même disposition que

le connecteur du

groupe T+S avec ajout

d’une couche de

caoutchouc vulcanisé

d’épaisseur i mm sur

la plaque d’acier

Même disposition

que le connecteur du

groupe SP+S avec

ajout d’une couche

de caoutchouc

vulcanisé

d’épaisseur i mm sur

la plaque d’acier





(a) (b)

Figure 12 : (a) Type A ; (b) Type B (Zhu et al., 2019)

❖ Les connecteurs préfabriqués par Lukaszewska (2009).

Ce sont des systèmes donc le concept est de préfabriquer la dalle en béton. Il a nouvellement

étudié trois types de connexion : un tube en acier avec une bride soudée noyée dans la dalle de

béton avec une vis à tête hexagonale (SST+S) (Figure 13-a) ; un tube d'acier avec deux brides

soudées et une vis à tête hexagonale, avec une entaille rectangulaire de 115×120mm2 placé sur

la de bois (ST+S+N) (Figure 13-b); et une paire de plaques d'acier pliées insérées dans la dalle

de béton et reliées à la poutre en bois au moyen de clous (SP+N) (Figure 13-c).

(a)

(b)

(c)

Figure 13 : Trois types de connecteurs testés pour la première fois pour un plancher

composite bois-béton préfabriqué en Suède : (a) SST+S : (b) ST+S+N ; (c) SP + N.





Le Tableau 4 recapitule les caractéristiques de quelques systèmes de connexion discrets

présentés.

Tableau 4 : Récapitulatif des caractéristiques des connecteurs discrets étudiés

Connecteurs Résistance

(kN)

Module de

glissement

à l’ELS

(kN/mm)

Module de

glissement

à l’ELU

(kN/mm)

Références

Clous Sans interface 5,7 5,9 - (Branco et al.,

2009) Avec interface 8,1 14,7 -

Goujons 121,0 - - (Benítez, 2000)

Tube 32,6 66,6 42,5

(Deam et al.,

2008)

Vis Φ12 21,5 195,5 2,9

Φ16 34,2 88,3 21,4

Entaille circulaire 13,2 83,1 42,6

Entaille avec tire-

fond

Rectangulaire 54,9 297,0 197,3

Circulaire 31,4 105,9 56,3

Entaille rectangulaire 48,3 104,7 59,3

(Yeoh, 2010)

Entaille triangulaire 40,2 100,8 57,3

Entaille avec tire-

fond

Rectangulaire 73,0 80,2 75,4

Triangulaire 82,6 123,0 104,0

STRI 23,8 2,9 1,8

(Djoubissie et

al., 2018)

STRW 28,6 15,4 3,1

XTRI 36,3 23,8 15,5

XTRW 45,9 31,9 21,4

Connexion

combinée de

plaque d’acier et

de vis

T+S 141,6 35,4 34,7

(Zhu et al., 2019)

SP+S 174,1 48,2 45,3

GSP + R1 203,1 60,2 52,8

GT + R1 150,1 46,1 40,8

Connexion pour

préfabrication

SST+S 5,9 6,8 33,9

(Lukaszewska,

2009b) ST+S+N 235,7 234,4 110,6

SP+N 258,8 113,1 42,3





ii. Connecteurs continues (Figure 15).

Les connecteurs continues sont ceux qui sont repartis sur tout le long de du système. On y

retrouve des connexions par plaque et par grille métallique, et des connexions par collage

❖ Connexions par plaque et grille métallique

Les plaques ou grilles métalliques peuvent être collées, dentées, déployées ou perforées. Ce

sont des systèmes de connexions linéaires. Une partie de la plaque ou grille est fixée dans la

poutre en bois et l’autre noyée dans le béton. Werner (2016) a étudié une plaque métallique

dentée comme connexion. La poutre en bois est découpée en deux et les plaques métalliques

dentées sont insérées sur chaque partie sur une profondeur de 50 mm. Les deux parties sont

ensuite assemblées et collées à l’époxy et maintenues en compression transversale par des tiges

filetées précontraintes (Figure 15 (a)). Clouston, en 2005 a étudié une grille métallique où une

partie de cette grille est collée dans le bois et l’autre noyée dans le béton (Figure 15 (d)). Les

résultats ont montré un niveau d’efficacité de la connexion de 98%.

❖ Connexions par collage

Le système de connexion permet d’avoir une liaison presque parfaite entre le bois et le béton

(Figure 15). Cette technique permet d’éviter des zones de concentrations de contraintes et

présente une plus grande rigidité que les autres types de connexions malgré que les propriétés

de collage soient fonction des conditions mécaniques et climatiques. L’assemblage par collage

est effectué 7 jours après le coulage du béton. Une couche de colle de type époxy est appliquée

sur chaque partie à coller sur une épaisseur de 1 mm environ. L’ensemble est ensuite assemblé

et maintenu en contact par une légère pression pendant 24h.

Toutefois, l'utilisation de colle et de résine époxy dans le système de connexion est moins

conseillée en raison du coût élevé et de la complexité de l'application sur le site.

(a) (b) (c)

Figure 14 : (a) Plaque métallique dentée ; (b) Collage; (c) Bande métallique

déployée (Werner et al., 2016)





Les caractéristiques de quelques connecteurs continus sont présentées dans le Tableau 5.

Tableau 5 : Récapitulatif des caractéristiques des connecteurs continus étudiés


(kN)

Module de

glissement à

l’ELS

(kN/mm)

Module de

glissement à

l’ELU

(kN/mm)

Références

Grille métallique collée 111,6 415,5 - (Clouston et al.,

2005)

Plaque métallique dentée 139,3 463,7 394,6 (Yeoh, 2010)

Plaque métallique collée 153,4 339,0 - (Miotto and

Dias, 2008)

Grille métallique (SM) 81,2 483,8 449,4 (Lukaszewska,

2009b)

(a) (Clouston et al., 2005) (b) (Miotto and Dias, 2012)

-1- 2-

(c) (Lukaszewska, 2009b)

Figure 15 : Exemple de systèmes continus : (a) Grille métallique collée ; (b) Plaque

métallique perforée ; (c) Grille métallique collée à l'époxy (SM) : -1- sous forme de moulage,

-2- avec connecteur incorporé dans la dalle préfabriquée en béton





iii. Connecteurs fabriquant (spécifiques) pour les structures bois - béton

❖ Les connecteurs SFS VB

Au début des années 1990, le système RF 2000 a été introduit par Meierhofer (1992), qui a été

l'un des premiers types de connexions en acier produites spécifiquement pour les structures

composites bois-béton. Après de nombreux essais et différentes configurations avec le

connecteur SFS, Meierhofer a conclu qu’on obtient la plus grande rigidité en reliant la dalle en

béton à la poutre en bois par deux vis croisées à 45° et 135° par rapport à la direction de

chargement.

Ce connecteur est fait d’acier de haute résistance et dispose deux têtes. Le chapeau supérieur

sert à fixer le connecteur et l’ancrer dans le béton, tandis que le chapeau inférieur serait en

contact avec la surface du bois et ainsi garder la longueur du connecteur dans le béton et dans

le bois. De nombreux chercheurs ont utilisé ce type de connecteur dans leurs études, notamment

Blass et al. (1995), Van der Linden (1999), Steinberg et al. (2003), Frangi et Fontana (2003),

Dias (2005) et Jorge (2005). La pointe filetée mesure entre 100 mm et 150 mm pour un diamètre

de 7,5 mm

Figure 16 : Connecteur vis SFS (Oudjene et al., 2013) (dimensions en mm)

Figure 17 : Vis SFS VB en disposition inclinée dans le sens longitudinal

❖ Connecteurs SBB

Ce sont des tire-fond métalliques. Leur diamètre est de 20-25 mm pour une longueur de 150

mm 170 mm ou 250 mm (Figure 18 (a)).





❖ Connecteurs HSB (Habitat System Béton)

Le connecteur HSB (Figure 18 (b)) est un connecteur en alliage d’aluminium comportant deux

parties. La partie inférieure du connecteur de 65 mm de diamètre est enfoncée de 15 mm dans

le bois. La partie supérieure de 26 mm de diamètre moyen et de 70 mm de hauteur avec une

tête de 60 mm de diamètre est encastrée dans le béton.

❖ Connecteurs Tecnaria

Ce sont des connecteurs à ergots et crampons facilement maniable (Figure 18 (c)). Il existe deux

modèles pour ce type de connexion : BASE et MAXI. Ces modèles se distinguent par la forme

de leur plaque de fixation (carrée 50x50mm2 et rectangulaire 75x50mm2) et par le diamètre de

vis de fixation (8mm et 10mm respectivement). Pour chaque modèle, il existe une gamme de

hauteurs de goujons associés à des longueurs de vis.

(a) (b) (c) (d)

Figure 18 : (a) connecteur SBB ; (b) connecteur HSB ; (c) connecteur Tecnaria ; (d)

Connecteur Hilti

Tableau 6 : Caractéristiques de quelques connecteurs spécifiques


(kN)

Module de

glissement à

l’ELS

(kN/mm)

Module de

glissement à

l’ELU

(kN/mm)

Références

SFS VB 45° et 90° 18,5 14,4 12,7

(Deam et al., 2008) 45° et 135° 32,6 54,9 34,4

SBB 36,3 35,2 21,3 (Manthey, 2015)

HSB 37,0 19,5 - (Fernandez-Cabo et

al, 2012)

Tecnaria BASE 20,9

8,7 17,2 (Bahia, 2013) MAXI 24,3





❖ Connecteurs Hilti (Figure 18 (d))

Elle est constituée d’une entaille dans le bois et d’une tige en acier filetée collée à l’aide d’un

adhésif dans un trou perforé dans le bois. Dans la dalle en béton, un manchon en plastique est

placé autour de la tige d’acier. Après la cure du béton, le goujon est serré (en tournant l’écrou)

pour rétablir le contact entre les matériaux.

Les caractéristiques de quelques connecteurs spécifiques sont présentées dans le Tableau 6.

IV. DISPOSITIF EXPERIMENTAL

Le système de connexion est un élément important pour toutes structures mixtes bois-béton. La

connexion doit être rigide et solide pour maximiser l'action composite. L’évaluation des

propriétés de résistance des connecteurs est importante. Le comportement de la mixité est

fortement influencé par le glissement entre la poutre en bois et la dalle en béton. Par conséquent,

la conception de structures mixtes bois-béton nécessite généralement de tenir compte du

glissement se produisant entre les deux matériaux. Dans de nombreux cas, la capacité de charge

et le module de glissement de la connexion doivent être déterminés par des tests empiriques,

l’approche normative ne fournissant pas toutes les directives pour calculer les paramètres des

pour chaque type de connexion. Ainsi, afin d’évaluer le comportement de ces connecteurs, des

essais expérimentaux ont été développés à l’instar de l’essai de cisaillement (Push-out).

Les éprouvettes de cisaillement utilisées dans les structures mixtes bois- béton sont inspirées

de celles utilisées dans les structures mixtes acier béton. On peut classifier les différentes

éprouvettes de cisaillement suivant deux configurations : symétrique et asymétrique.

Les travaux de recherche ont été effectué sur la configuration d’éprouvette à utiliser pour les

essais push-out car celle-ci pourrait avoir un effet sur le comportement de la connexion.

❖ Essai Push-out symétrique

Dans cette configuration, l’effet flexion est éliminé à l’interface des matériaux grâce à la

symétrie du chargement. Cependant, le comportement obtenu est un comportement moyen

comme deux connexions sont testées simultanément dans l’essai, et certains phénomènes

locaux, au niveau d’un connecteur, ne peuvent pas être observés. Par ailleurs, un effet de voûte

peut se produire, provoquant une augmentation de la rigidité de la connexion.

(Carvalho and Carrasco, 2010) a étudié l’influence de la disposition d’éprouvette sur le

comportement des connexions. L'objectif de son travail était de comparer les résultats des essais





de cisaillement en utilisant deux séries différentes d'éprouvettes : Bois-Béton-Bois et Béton-

bois-Béton (Figure 19). Les résultats ont montré que la configuration des éprouvettes influence

les caractéristiques de résistance et de déformation des connecteurs. L'échantillon présentant la

meilleure résistance au cisaillement était la configuration béton-bois-béton de même type que

celles utilisées dans les structures mixtes acier-béton.

Configuration Béton-Bois-Béton

Configuration Bois-Béton-Bois

Figure 19 : Éprouvettes pour essai push-out symétrique

❖ Essai push-out asymétrique

La Figure 20 présente les différentes configurations de l’essai push-out asymétrique présenté

dans la littérature. Dans cette configuration, une seule connexion est testée donc le

comportement d’une seule connexion est étudié en prenant en compte tous les phénomènes

locaux pouvant se produire à l’interface. Cependant, l’asymétrie du chargement peut causer une

flexion à l’interface. Il a pour avantage le gain de temps de réalisation et le cout puisque le

béton est coulé sur un seul côté de la poutre en bois.

Figure 20 : Configurations d’essai push-out asymétrique

1. Protocole de chargement

La norme européenne EN 26891 (CEN, 1991) est beaucoup plus utilisée pour l’étude du

comportement des systèmes de connexions bois béton. Elle présente les dispositions à prendre

lors des essais ainsi que les règles et les principes à suivre pour déterminer les caractéristiques





mécaniques des connecteurs soumis à des charges statiques. Dans cette norme, la détermination

de la charge maximale présumée (𝐹𝑒𝑠𝑡) sur la base de l’expérience, du calcul ou d’essais

préliminaires est primordiale et doit être corrigée si au cours de l’exécution des essais, la valeur

moyenne de la charge maximale des essais déjà effectués s’écarte de plus de 20% de la valeur

présumée. En effet, au début de l’essai, la charge est appliquée jusqu’à 0,4𝐹𝑒𝑠𝑡 et est maintenue

pendant 30 secondes. Ensuite, elle est ramenée à 0,1𝐹𝑒𝑠𝑡 et maintenue pendant 30 secondes et

enfin être augmentée jusqu’à la charge ultime ou jusqu’à ce que l’on obtienne un glissement de

15mm. La vitesse d’application du chargement reste constante et réglée de façon que la charge

maximale ou le glissement de 15 mm soit atteint avec une durée totale d’essai d’environ 10 à

15 minutes. Le mode opératoire de chargement est présenté à la Figure 21.

Figure 21 : Mode opératoire de chargement suivant la norme (CEN, 1991)

2. Paramètre d’analyse

Après la réalisation des essais, trois (3) paramètres de la connexion sont analysés : la rigidité,

la résistance et la ductilité.

❖ La rigidité

Le degré d’action composite varie proportionnellement avec la rigidité de la connexion.

Lorsque le système n’est pas connecté, l’action composite est nulle. Les deux matériaux

travaillent indépendamment l’un de l’autre et les efforts de cisaillement à l’interface ne sont pas

transférés. Lorsqu’il y a une infinité de connecteurs rigides qui sont liés aux deux matériaux,

l’action composite est parfaite. On observe ce type d’action composite dans les constructions

en acier-béton. Les systèmes composites bois-béton se situent entre ces deux limites, car les

types de connexions utilisés sont généralement déformables et admettent un glissement

d’interface. Ainsi, pour le concepteur, La rigidité de la connexion est un paramètre essentiel





déterminant lors de l’évaluation des états limites de service.

❖ La résistance maximale

La résistance maximale de la connexion influence directement la capacité de charge maximale

du système composite. Les connecteurs plus faibles peuvent entraîner une rupture prématurée

en service en réduisant considérablement l’action composite et par le fait même la capacité de

charge maximale du système. D’autre part, les connecteurs plus robustes permettent de

maintenir la connexion dans le domaine élastique en service et améliorent la capacité de charge

du système aux états limites ultimes.

❖ La ductilité :

Les connecteurs soumis à un effort de cisaillement élevé peuvent atteindre leur résistance

maximale et rompre avant la capacité de charge maximale du système. La ductilité mesure la

capacité du connecteur à subir de grande déformation tout en maintenant le niveau de charge

avant rupture. La Figure 22 montre la courbe force-glissement d’une connexion fragile et d’une

connexion ductile. La propriété ductile d’une connexion est importante, car elle permet de

garantir la sécurité des structures aux états limites ultimes. Le bois et le béton sont des matériaux

ayant un comportement à la rupture généralement fragile en traction et en flexion. Toutefois, si

la connexion peut fournir une ductilité significative, il est possible de concevoir un système qui

aura un comportement global ductile avant rupture.

Figure 22 : Comportement de connexion ductile et fragile.

CONCLUSION PARTIELLE

Un bref historique des structures mixtes bois béton a été présenté. Plusieurs aspects tels que les

avantages et les inconvénients d’un tel système, les types de connexions développées dans le

monde, les investigations expérimentales effectuées sur les connexions ont été abordés dans ce





chapitre. Ce chapitre nous a fait comprendre que la réussite de la structure mixte bois-béton

dépend fortement du connecteur utilisé. Il est nécessaire d’avoir une liaison efficace entre la

poutre en bois et la dalle en béton pour transmettre les efforts rasants et limiter les glissements

à l’interface des deux matériaux dans le but d’avoir une structure plus rigide, plus résistante et

plus stable. Nous avons ainsi effectué des travaux sur le comportement d’une gamme de

connexions par tige d’acier disponible localement. Le chapitre suivant présente Les matériaux,

les matériels et les méthodes utilisés pour étudier le comportement mécanique de ces nouveaux

connecteurs.





CHAPITRE II : MATÉRIAUX, MATÉRIELS ET

MÉTHODES

INTRODUCTION

L’objectif de ce chapitre est de présenter la caractérisation des matériaux, les matériels et

méthodes que nous avons utilisé dans nos travaux. Afin de comprendre le comportement

d’assemblage, nous devons connaitre précisément les propriétés mécaniques des matériaux

constitutifs. Les essais de caractérisation des matériaux constitutifs de la mixité seront abordés

ainsi que les essais de cisaillement de connexion qui constituent la partie principale de notre

programme expérimental.

I. CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX

1. Bois

Le bois utilisé dans le cadre de nos études est celui disponible sur le marché local. Il a une

section de 50mm×160mm2. Afin de classifier le bois sur la base du Guide des essences de bois,

nous avons déterminé la masse volumique du bois. Pour cela, neuf éprouvettes ont été utilisées.

Les dimensions des éprouvettes sont présentées à la Figure 23. Les éprouvettes sont mises à

l’étuve sous une température de 105°C (Figure 24 (a)) et sont ensuite pesées jusqu’à atteinte

d’une masse constante (Figure 24 (b)). La masse constante est atteinte lorsque les résultats de

deux pesées successives ne varient pas de plus de 0,1 % de la masse de l'éprouvette d'essai

(CEN, 2009). Les résultats des essais sont donnés par le Tableau 7 :

Figure 23 : Dimensions des éprouvettes de bois





(a) (b)

Figure 24 : Processus de détermination de la masse volumique du bois ; (a) Éprouvettes de

bois à l’étuve ; (b) Pesée des éprouvettes de bois ;

Tableau 7 : Masse volumique du bois

Valeurs Max - min Moyenne Ecart type

Éprouvettes (9) 704,60 – 666,50 684,10 11,50 (1,7%)

Le Tableau 7 présente les résultats des mesures de masse volumique effectuées. Le bois utilisé

est de type tropical assez dense et la valeur moyenne de masse volumique obtenue est de

684,10 kg/m3. Cette masse volumique est proche de l’essence Kosipo (690 kg/m3). Ainsi, en se

basant aussi sur l’aspect visuel, le bois utilisé peut être assimilé à ce dernier. Cette essence de

bois est disponible dans les sous régions de l’Afrique de l’Ouest et de l’Afrique centrale.

Tableau 8 : Dosage des constituants pour 1m3 de béton

Sable Gravier Eau Ciment

480l 765l 220 l 350 kg

2. Béton

Les matériaux utilisés pour la fabrication du béton sont : le ciment portland CEM II 42,5R, eau

de robinet, sable naturel (0/5) mm et de grave (5/15). Les résultats des essais de caractérisation

du sable et du gravier sont présentés en annexe 1 et 2 respectivement. La formulation du béton

de cette étude a été effectuée selon la méthode de Dreux-Gorisse pour produire un béton courant

ayant une résistance à la compression visée de 20 MPa et une consistance plastique (5 cm

d’affaissement). Sa composition pour 1m3 de béton est présentée dans le Tableau 8. Des

prélèvements ont été effectués sur le béton lors de sa mise en œuvre. La Figure 25 présente les





tests effectués au cône d’Abrams. L’affaissement du béton est mesuré en cm à l’aide d’une

règle sur le portique. Cet affaissement est la hauteur entre le haut du cône et le haut du béton

affaissé. L’affaissement au cône d’Abrams sur le béton réalisé est de 3,8 cm. L’affaissement

trouvé est légèrement inférieur à celui fixé (5 cm), cela est surement dû à l’état hydrique des

granulats utilisés. Le béton a une consistance ferme et est de classe S1.

Figure 25 : Affaissement du béton au cône d’Abrams

Afin de déterminer la résistance à la compression du béton 3 types d’éprouvettes ont été

confectionnées :

➢ 4 éprouvettes cylindriques 10 cm × 20 cm

➢ 4 éprouvettes cubiques 10 cm × 10 cm

➢ 4 éprouvettes cubiques 15 cm × 15 cm

Après la confection et durcissement, les éprouvettes ont été plongées dans un bac à eau pour la

cure. Pour des raisons liées à la crise sanitaire du COVID-19, le laboratoire étant fermé, les

essais de compression sur ces différentes éprouvettes n’ont pas pu être réalisés à 28 jours après

la mise en œuvre du béton comme prévu par les prescriptions normatives. Les essais ont été

effectués le jour des essais push-out après 59 jours de cure. Ces éprouvettes sont soumises à un

chargement croissant à vitesse constante jusqu’à la rupture. Les résultats des essais de

compression et les résultats de pesée des matériaux sont résumés dans le Tableau 9.

On observe une très grande différence de valeurs entre les éprouvettes cylindriques et cubiques.

L’effet de forme et de dimensions serait à l’origine de ces différences. Les éprouvettes

cylindriques présentent un élancement plus élevé que celles des éprouvettes cubiques donc elles

sont beaucoup moins résistantes. De plus, les éprouvettes cubiques ont des angles droits aux





extrémités où la résistance est beaucoup plus élevée. Pour les éprouvettes cubiques, la résistance

à la compression est plus grande sur celle qui a la plus petite arête. Ceci étant dû à l’effet de

masse car plus la masse de l’échantillon est élevée plus il demande d’effort pour le mobiliser.

Tableau 9 : Résultats des essais de compression et de pesée

Type d’éprouvettes

Contrainte

(MPa)

Masse volumique

(kg/m3)

𝜎1 𝜎2 𝜎3 𝜎4 𝜎𝑚𝑜𝑦 𝜌𝑚𝑜𝑦

Cylindrique

10 cm x 20 cm 20,35 26,84 20,55 22,92 22,67 2336

Cubique

10 cm x 10 cm 40,55 42,28 30,95 36,03 37,45 2403

Cubique

15 cm x 15 cm 40,09 38,98 26,44 30,26 33,94 2376

En se référant à l’Eurocode 2, la résistance à la compression la plus utilisée dans le calcul de

structures en béton est celle donnée par les éprouvettes cylindriques. La valeur moyenne de

résistance à la compression du béton utilisé pour la confection des éprouvettes de push-out est

de 22,7 MPa avec une masse volumique de 2 336 kg/m3.

3. Description des connexions testées

Les systèmes de connexion utilisés dans cette étude pour relier la dalle en béton et la poutre en

bois sont des tiges d’aciers à haute adhérence de diamètre 12 mm et 14 mm, un système

combiné de tige d’acier et d’un morceau de profilé en U. Les connexions de diamètre 12 mm

et 14 mm sont ancrées dans le bois respectivement à une profondeur de 75 mm et 85 mm. Sept

connexions ont été testées et sont définies comme suit :

❖ HA12S : Connexion par tige d’acier simple (sans filetage et sans crochet) de diamètre

12 mm (Figure 26). Sur trois échantillons testés, la tête de deux connecteurs a été attaché

au treillis disposé dans la dalle de béton.

Figure 26 : Connexion par tige d’acier simple de diamètre 12 mm (HA12S)





❖ HA12F : Connexion par tige d’acier filetée sans crochet de 12 mm de diamètre (Figure

27). Trois échantillons ont été testés et la tête de deux connecteurs attachée sur le treillis

avec un fil de fer.

❖ HA12FC : Connexion par tige d’acier filetée avec crochet de 12 mm de diamètre (Figure

28). Trois échantillons ont été testés et aucun connecteur n’a été attaché au treillis

disposé dans la dalle en béton.

Figure 27 : Connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 12 mm (HA12F)

Figure 28 : Connexion par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 12 mm (HA12FC)

❖ HA14S : Connexion par tige d’acier simple de diamètre 14mm (Figure 29). Sur trois

échantillons testés avec ce type de connexion, la tête de deux connecteurs a été attachée

avec un fil de fer sur le treillis.

❖ HA14F : Connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 14mm (Figure 30).

Trois échantillons ont été testés et la tête des trois connecteurs a été attachée avec un fil

de fer sur le treillis.

Figure 29 : Connexion par tige d’acier simple de diamètre 14 mm (HA14S)





Figure 30 : Connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 14 mm (HA14F)

❖ HA14FC : Connexion par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 14mm (Figure

31). On a testé trois échantillons et la tête d’un connecteur a été attachée sur le treillis

avec le fil de fer.

❖ HA12U : Connexion combinant tige d’acier simple de diamètre 12 mm et un profilé

en U (Figure 32). Une entaille de 5 mm est faite dans la poutre en bois pour ancrer le

profilé U. Pour cette connexion, on a testé trois échantillons.

Les tiges d’acier sont fixées dans la poutre en bois après un pré-perçage à 90° d’inclinaison par

rapport au sens du fil du bois. Des barres d’armatures en treillis de haute adhérence de diamètre

8 mm sont disposées dans la dalle des éprouvettes pour limiter le retrait du béton.

Figure 31 : Connexion par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 14 mm (HA14FC)

Figure 32 : Connexion combinant tige d’acier simple de 12 mm de diamètre et un profilé U

(HA12U)





II. MATERIELS ET METHODES DE L’ESSAI PUSH-OUT

1. Dispositif expérimental

Des essais de cisaillement direct ont été réalisés sur des éprouvettes asymétriques avec sept

types de connecteurs différents, afin de déterminer les relations charge-glissement et les

modules de glissement des systèmes de connexion (𝐾𝑆 et 𝐾𝑢). Ce type d'essai a été choisi parce

que les éprouvettes asymétriques sont plus légères, moins chers et plus rapides à construire que

les éprouvettes symétriques, dans lesquels la poutre en bois est reliée à deux dalles de béton,

l'une à gauche et l'autre à droite.

Les éprouvettes d’essais push-out dans notre étude sont faites de poutre en bois de section

50 mm x 160 mm et 350 mm de longueur et une dalle en béton de section 300 x 350mm2 et

50 mm d’épaisseur. Les connecteurs sont les tiges d’aciers de hautes adhérences de diamètre

12mm et 14mm comme décrit précédemment. Les essais ont été effectués après 59 jours de

béton avec un chargement constant.

Figure 33 : Dispositif expérimental de l’essai push-out : (1) Béton 50×300×350mm3 ; (2)

Bois 50×160×350mm3 ; (3) Capteur LVDT ; (4) Supports latéraux ;

Le Figure 33 présente le dispositif expérimental utilisé pour les essais push-out. Il est constitué

d’une presse universelle électromécanique de capacité de charge de 300 kN possédant une

centrale de pilotage et d’acquisition des données dont le capteur permet de mesurer l’effort

appliqué. Le système d’acquisition de la presse permet l’enregistrement du déplacement du

plateau bas. Le plateau bas de presse étant bloqué en rotation et le plateau supérieur rotulé.

Deux capteurs LVDT sont utilisés sur chaque éprouvette testée pour mesurer simultanément

1 2

3

4





des deux côtés de l’éprouvette, le glissement à l’interface entre la dalle de béton et la poutre en

bois. Chaque capteur a la capacité de mesurer jusqu’à 50 mm de glissement.

Les dispositifs de maintien latéraux ont été mis en place pour assurer la stabilité de l’éprouvette

pendant l’essai. Un des dispositifs (côté dalle en béton) est équipé de roulement afin de réduire

les frottements aux points de contact assurant le maintien de l’éprouvette. La vitesse

d’application de la charge a été réglée à 2mm/min afin d’avoir un glissement de 15mm avec

une durée totale d’essai de 15 min. L’essai est arrêté lorsqu’on observe une ruine de l’éprouvette

ou lorsqu’on atteint un déplacement maximum de 40mm.

2. Méthodes d’analyse

Après l’essai, on déduit à partir des courbes charge-glissement et les observations faites pendant

l’essai, la résistance, les paramètres de rigidité et le mode de ruine de la connexion. La résistance

maximale de la connexion 𝐹𝑚𝑎𝑥 correspond à la charge maximale atteint avant ou à 15 mm de

glissement (CEN,1991). Les modules de glissement (rigidité) à l’état de service 𝐾𝑆 (module de

glissement sécant à 40% de 𝐹𝑚𝑎𝑥 ) et à l’état ultime 𝐾𝑆 (module de glissement sécant à 60% de

𝐹𝑚𝑎𝑥) sont calculés à partir des formules proposées par (Ceccotti, 1995) :

Figure 34 : Définition des modules de glissement

En ce qui concerne le mode de ruine qui peut être ductile ou fragile, il permet de renseigner sur

le mode de rupture éventuelle de la structure mixte. Le paramètre de ductilité ∇ sert à quantifier

le mode de ruine. Il est définit par(Decroly et al.) comme étant le ratio de la différence de la

𝐾𝑆 =0,4 𝐹𝑚𝑎𝑥

𝜗04 𝐾𝑢 =

0,6 𝐹𝑚𝑎𝑥

𝜗06





résistance maximale et de la résistance à 15 mm de glissement par la résistance maximale.

∇ = Fmax − F15mm de déplacement

Fmax× 100

Si ∇ est inférieur à 20% alors la connexion à un comportement ductile c’est-à-dire que la

connexion peut résister à un glissement relatif de 15 mm avec une baisse de force inférieure à

20% de 𝐹𝑚𝑎𝑥. Dans le cas contraire, elles ont un comportement fragile ou quasi-fragile.


Nous avons présenté les caractéristiques des matériaux utilisés, suivi d’une description du

dispositif expérimental et du mode opératoire employé pour l’essai push-out. Ce chapitre

priorise beaucoup plus le volet matériels et méthodes qui donnera à la fin de l’essai, les données

nécessaires pour caractériser les connecteurs A la suite de ce chapitre, nous allons présenter les

résultats obtenus et en faire une analyse.





CHAPITRE III : RÉSULTATS ET DISCUSSIONS

INTRODUCTION

Les essais push-out permettent d’obtenir les courbes forces-glissement. Dans ce chapitre, nous

présentons dans un premier temps le comportement de chaque connexion (courbe force-

glissement, résistance et rigidité en état de service et ultime) et leur mode de ruine. Dans un

second temps, une analyse est faite sur les résultats obtenus des différents systèmes de

connexion testés.

I. COMPORTEMENT ET MODE DE RUINE DE CHAQUE

CONNEXION

1. Comportement des différentes connexions

Les figures 34 à 40 présentent les courbes force-glissement de chaque connexion. À l’exception

du système de connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U), on observe une chute

soudaine sur la plupart des courbes causée par l’écrasement du béton. Cette chute est beaucoup

plus remarquable sur le système dont le connecteur est attaché sur le treillis à l’aide du fil de

fer : HA12S3 (figure 34).

Pour la plupart des connexions de diamètre 12 mm (HA12U exclu) ; la rupture du béton se

produit dans l’intervalle [5-15] mm et ceux de diamètre 14 mm ; la rupture survient plus

rapidement ([2-9] mm).

Figure 35 : Courbe force-glissement du système HA12S





Figure 36 : Courbe force glissement du système HA12F

Figure 37 : Courbe force-glissement du système HA12FC





Figure 38 : Courbe force-glissement du système HA12U

Figure 39 : Courbe force-glissement du système HA14S





Figure 40 : Courbe force-glissement du système HA14F

Figure 41 : Courbe force-glissement du système HA14FC

Le tableau 9 présente les valeurs de résistances, de rigidités et de ductilité des différents

connecteurs testés. Les valeurs de glissement à la charge maximale y sont présentées.

Analyse du comportement mécanique des connexions par tige d’acier pour les structures mixtes bois béton



Tableau 10 : Récapitulatif des différents paramètres des connexions testées

Connexion Valeurs 𝑭𝒎𝒂𝒙

(𝒌𝑵)

𝒗𝑭𝒎𝒂𝒙

(𝒎𝒎)

𝑲𝒔

(kN/mm)

𝑲𝒖

(kN/mm)

∇

(%)

HA12S

(3essais)

Max-Min 22,22 - 17,96 15,84 - 11,06 13,18 - 9,83

Moyenne 20,45 10,69 13,48 11,27 24,00

Écart type (CoV) 2,22 (11%) 6,01 2,39 (18%) 1,72 (16%)

HA12F

(3essais)

Max-Min 21,94 - 17,37 11,06 - 6,89 9,53 - 6,12

Moyenne 19,90 10,56 9,47 8,03 9,00

Écart type (CoV) 2,32 (12%) 3,96 2,25 (24%) 1,74(22%)

HA12FC

(3essais)

Max-Min 27,38 - 19,32 13,38 - 10,69 11,75 - 8,60

Moyenne 23,00 12,54 12,94 10,38 7

Écart type (CoV) 3,90 (17%) 2,86 0,44 (3%) 1,61 (16%)

HA12U

(3essais)

Max-Min 37,19 – 26,56 29,58 - 16,43 32,92 - 17,92

Moyenne 34,05 6,59 28,86 28,74 6

Écart type (CoV) 4,68 (14%) 6,27 0,63 (2%) 3,74(13%)

HA14S

(3essais)

Max-Min 28,10 - 23,88 18,93 - 11,30 15,71 - 10,54

Moyenne 25,77 8,00 16,03 13,71 12

Écart type (CoV) 2,06(8%) 4,81 3,17(20%) 2,24(17%)

HA14F

(3essais)

Max-Min 23,27 - 21,94 19,11 - 8,27 15,53 - 8,03

Moyenne 22,73 7,92 15,35 13,04 17

Écart type (CoV) 0,56 (3%) 4,17 5,76 (38%) 3,72 (29%)

HA14FC

(3essais)

Max-Min 26,12 - 17,31 20,68 - 11,10 16,28 - 9,44

Moyenne 23,82 8,72 17,42 12,71 7

Écart type (CoV) 2,19 (9%) 4,70 5,47 (31%) 3,43 (27%)

Le détail de calculs pour toutes les connexions se trouvent en annexe 3





2. Mode de ruine des systèmes de connexion

Le mécanisme de ruine des différentes connexions a été observé pendant et après les essais.

Pour toutes les connexions, on a observé des fissures transversales dans la dalle en béton

accompagnées d’une chute de résistance. Toutes les connexions par tige d’acier simple (HA12S

et HA14S) présentent une rotule plastique et un écrasement de béton sur la partie inférieure de

la dalle en béton (Figure 42 et Figure 43). Cependant, on a observé une fissuration du bois pour

la connexion HA12S. La connexion HA12S présente un comportement ductile même comme

son paramètre de ductilité est légèrement supérieur à 20% (∇= 24 %) et la connexion HA14S

un comportement assez ductile (∇= 12%).

Figure 42 : Mode de ruine du système HA12S

Les connexions par tige d’acier fileté sans crochet (HA12F et HA14F) présentent une rotule

plastique (Figure 44 et Figure 45). On remarque un écrasement du béton assez remarquable sur

la connexion HA12F et une légère inflexion du connecteur lorsqu’il est attaché à l’aide d’un fil

en fer sur les treillis. Les deux connexions ont un mode de rupture ductile dont le paramètre de

ductile est en moyenne égale à 9% pour les HA12F et 17% pour les HA14F.

Les connexions par tige d’acier fileté avec crochet (HA12FC et HA14FC) présentent un mode

de ruine ductile et un paramètre de ductilité identique (7%). On a également observé la formule

d’une rotule plastique dans le connecteur et un écrasement de béton sur la partie supérieure de

la dalle (Figure 46 et Figure 47).

Écrasement du béton

Fissures transversales

Rotule plastique

Fissure du bois





Figure 43 : Mode de ruine du système HA14S

Figure 44 : Mode de ruine du système HA12F

Figure 45 : Mode de ruine du système HA14F

Figure 46 : Mode de ruine du système HA12FC

Rotule plastique


Ecrasement du béton

Écrasement du béton sur la

face supérieure du béton






Figure 47 : Mode de ruine du système HA14FC

La connexion combinant tige d’acier simple et profilé en U (HA12U) présente une rotule

plastique et un mode de ruine ductile (∇= 6 %). On a observé sur l’un des trois échantillons

testés aucun écrasement de la dalle en béton mais un écrasement du bois (Figure 48). Sur ce

même système de connexion, l’essai de cisaillement a provoqué sa rupture en laissant une partie

du connecteur (profilé en U) dans la dalle.

Figure 48 : Mode de ruine du système HA12U

II. COMPARAISON DES DIFFERENTS SYSTEMES DE

CONNEXION

1. Capacité de résistance des systèmes de connexion

La Figure 49 présente l’histogramme les valeurs moyennes des capacités de résistance des

connexions testées. Les barres d’erreur représentent les valeurs maximales et minimales

obtenues pour chaque systèmes de connexions.

Profilé en U


légères

Ecrasement du béton sur la

face supérieure du béton


Écrasement du bois





Figure 49 : Comparaison des capacités de résistance des différentes connexions

La connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U) est la plus résistante avec une

valeur moyenne de 36,29 kN et la connexion par tige d’acier fileté de diamètre 12 mm la moins

résistante avec une valeur moyenne de 19,90 kN.

La connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U) présente la plus grande dispersion

de la capacité de résistance avec un coefficient de variation de 14% et la connexion par tige

d’acier fileté sans crochet de diamètre 14 mm (HA14F) la plus petite dispersion de la capacité

de résistance avec un coefficient de variation de 3%. Les connexions HA12S, HA12F,

HA12FC, HA14S et HA14FC ont respectivement un coefficient de variation 11%, 12%, 17%,

8% et 9%.

La forme et le diamètre du connecteur influencent sur la résistance du connecteur. On constate

que les connexions par tige d’acier simple (HA12S et HA14S) présentent des résistances plus

élevées (respectivement 20,45 kN et 25,78 kN) que les connexions par tige d’acier filetée sans

crochet (HA12F et HA14F de résistances respectives 19,90 kN et 22,73 kN). Cette différence

est probablement due au filetage qui réduit le diamètre résistant du connecteur par conséquent

sa résistance.

Lorsqu’on y ajoute le crochet au filetage (HA12FC et HA14FC) on observe une hausse de

résistance de 19,90 kN à 23,00 kN et 22,73 kN à 23,82 kN respectivement. D’après la figure

49, pour les trois formes de connexions discutées ci-dessus, la résistance de la connexion

augmente avec le diamètre du connecteur. On constate également que lorsqu’on ajoute à la tige





d’acier simple un profilé en U (HA12U), la résistance de la connexion augmente de 20,45kN à

36,29 kN soit une augmentation de plus de 78%.

2. Module de glissement

La Figure 50 présente l’histogramme des valeurs moyennes des rigidités des différents

connecteurs. Les barres d’erreur représentent les valeurs minimales et maximales obtenues pour

chaque système de connexion.

Figure 50 : Comparaison des rigidités moyennes des différentes connexions

La connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U) est la plus rigide dans les deux

états limites avec respectivement des valeurs moyennes de 28,86 kN/mm et 28,74 kN/mm à

l’ELS et l’ELU et la connexion par tige d’acier fileté de diamètre 12 mm la moins rigide dans

les deux états limites avec respectivement des valeurs moyennes de 9,47 kN/mm et 8,03 kN/mm

à l’ELS et l’ELU.

La connexion par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 14 mm (HA14F) présente la plus

grande dispersion de rigidité avec respectivement un coefficient de variation de 38% et 29% à

l’ELS et l’ELU. La connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U) présente la plus

petite dispersion de rigidité avec respectivement un coefficient de variation de 2% et 13% à

l’ELS et l’ELU. Les connexions HA12S, HA12F, HA12FC, HA14S et HA14FC ont

respectivement un coefficient de variation à l’ELS de 18%, 24%, 3%, 20% et 31% et à l’ELU

de 16%, 22%, 16%, 17% et 27%.





Les connexions par tige d’acier simple (HA12S et HA14S) présentent des rigidités un peu plus

élevées que les connexions par tige d’acier fileté sans crochet (HA12F et HA14F). Mais les

barres d’erreurs du HA14S et HA14F permettent de constater que ces valeurs sont pareilles.

Lorsqu’on y ajoute le crochet au filetage (HA12FC et HA14FC), on observe une hausse de

rigidité de 37% et 15% respectivement à l’ELS. Mais à l’ELU, on observe plutôt une hausse de

rigidité du HA12FC de 29% par rapport au HA12F et une baisse de 8% pour le HA14FC par

rapport au HA14F. On constate également que la rigidité des trois connexions discutées ci-

dessus augmente avec le diamètre.

En combinant la tige d’acier simple et le profilé en U (HA12U), la rigidité de la connexion vaut

28,86 kN/mm à l’ELS et 28,74 kN/mm à l’ELU. La rigidité du HA12U vaut 2 fois plus celui

du HA12S.

La connexion combinant tige d’acier et profilé en U (HA12U) présente de bonnes performances

en termes de résistance et de rigidité et a un comportement ductile. La connexion HA12U

présente une résistance de 78% plus grande que la connexion par tige d’acier simple (HA12S).

La connexion HA12U a une rigidité de 2 plus fois supérieure à la rigidité de la connexion par

tige d’acier simple de diamètre 12 mm. Cela peut se justifier par le fait que le HA12U offre une

grande section qui permet de profiter au mieux de la contrainte de compression du béton par

rapport aux autres connecteurs (Deam et al., 2008). De par ses bonnes performances, il peut

être utilisé pour obtenir de bon niveau d’action mixte.

La résistance et la rigidité les plus faibles sont ceux de la connexion par tige d’acier fileté de

diamètre 12 mm.

La connexion par tige d’acier fileté sans crochet présente la résistance et les rigidités les plus

faibles et lors de sa rupture, la dalle en béton et la poutre en bois se désolidarisent. Il serait assez

difficile de concevoir des structures mixtes avec un bon niveau d’action mixte en utilisant ce

système de connexion malgré sa facilité de mise en place.

Les connexions par tige d’acier simples présentent légèrement des caractéristiques meilleures

que ceux par tige d’acier filetée avec crochet. Cependant il est préférable d’utiliser les

connexions par tige d’acier filetée avec crochet même si on perd un peu de résistance car non

seulement le connecteur par tige d’acier simple fragilise le bois lors de la réalisation (car il est

battu dans le bois) mais aussi lors de sa rupture, on observe une désolidarisation entre le béton

et le bois.






Ce chapitre présente les résultats des essais expérimentaux sur les sept connexions testées. Une

étude comparative sur les propriétés mécaniques des différentes connexions a été faite. Il en

ressort que, la connexion HA12F présente les plus faibles performances mécaniques et la

connexion HA12U a les performances mécaniques les plus élevées. De manière générale, on a

observé des fissures transversales sur la dalle en béton et une rotule plastique lors de la

déformation des connecteurs.





CONCLUSION ET PERSPECTIVES

La structure mixte bois béton est l’une des nouvelles technologies ayant le meilleur bilan

environnemental tout en étant techniquement et économiquement performantes. Depuis

quelques années, les connecteurs ont été développé afin de rendre l’action mixte quasi parfaite.

L’objectif de ce mémoire était de faire l’analyse du comportement mécanique des connexions

par tige d’acier pour les structures mixtes bois béton et faire une comparaison des différents

connecteurs testés.

La revue de la littérature au premier chapitre a clairement confirmé l'importance des

connecteurs. L'action mixte ne sera réalisée qu'avec un connecteur relativement rigide qui

empêche presque tout glissement entre la dalle en béton et la poutre en bois.

Le deuxième chapitre décrit les matériaux utilisés et l’essai push-out donc le but est de

déterminer la capacité de résistance, la capacité de rigidité et le mode de ruine des systèmes de

connexion. Le bois utilisé est du Kosipo avec une masse volumique de 684,10 kg/m3, un béton

utilisé à une valeur moyenne de résistance à la compression de 22,7 MPa. À l’issue de la mise

au point du protocole d’essai, sept différentes connexions ont été testées : deux connexions par

tige d’acier simple de diamètre 12 mm (HA12S) et de diamètre 14 mm (HA14S) ; deux

connexions par tige d’acier fileté sans crochet de diamètre 12 mm (HA12F) et de diamètre 14

mm (HA14F) ; deux connexions par tige d’acier fileté avec crochet de diamètre 12 mm

(HA12FC) et de diamètre 14 mm (HA14FC) ; et une connexion combinant une tige d’acier

simple et un profilé en U (HA12U).

Les résultats obtenus ont permis de faire une comparaison sur les connexions testées. De tous

les systèmes de connexion, la connexion combinant tige d’acier et profilé U (HA12U) a

présenté les meilleures performances mécaniques et la connexion HA12F possède les plus

faibles performances mécaniques. Des comparaisons faites entre les connexions par tige d’acier

simple, filetée sans crochet et filetée avec crochet, il en ressort que la connexion HA14FC a

présenté aux vues de tous les paramètres pris en compte un rendement meilleur.

Ce mémoire constitue une suite des travaux effectués sur les systèmes de connexion localement

disponibles et plusieurs perspectives peuvent être dégagées à la suite de ce travail. Il serait

judicieux :

❖ De tester d’autres types de connecteurs tels que les connecteurs continus ou les

connecteurs par collage tout en augmentant la résistance à la compression du béton afin

de limiter la rupture précoce du béton ;





❖ Etendre l’étude de l’attache des connecteurs sur les treillis disposés dans le béton ;

❖ De faire une modélisation sur la connexion HA14U pour pouvoir confirmer

l’augmentation des caractéristiques mécaniques des connexions testées avec le diamètre

de la tige d’acier ;

❖ Étendre l’étude des structures mixtes avec d’autres essences de bois et de béton ;





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TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 I


ANNEXES

Annexe 1 : Caractéristiques du sable ........................................................................................ II

Annexe 2 : Caractéristiques du gravier .................................................................................... III

Annexe 3 : Détails des résultats de paramètres des connexions testées ................................... VI



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 II


Annexe 1 : Caractéristiques du sable

ANALYSE GRANULOMETRIQUE

❖ Calcul du module de finesse (Mf)

Le module de finesse permet de quantifier le caractère plus ou moins fin d'un sable

Les sables doivent présenter une granulométrie telle que les éléments fins ne soient ni en

excès, ni en trop faible proportion.

𝐌𝐟 = 𝟏𝟏𝟎𝟎⁄ × ∑ 𝐑𝐞𝐟𝐮𝐬 𝐜𝐮𝐦𝐮𝐥é𝐬 𝐭𝐚𝐦𝐢𝐬 (𝟓 − 𝟐, 𝟓 − 𝟏, 𝟐𝟓 − 𝟎, 𝟔𝟑 − 𝟎, 𝟑𝟏𝟓 − 𝟎, 𝟏𝟔)

Poids initial sec (g): 1500 g

Modules

AFNOR

f tamis

mm

Refus partiels

(g)

Refus

cumulés (g)

% Refus

cumulés

% Passants

cumulés

46 31,5 0,0 0,000 100,0

45 25 0,0 0,000 100,0

44 20 0,0 0,000 100,0

43 16 0,0 0,000 100,0

42 12,5 0,0 0,000 100,0

41 10 0,0 0,000 100,0

40 8 0,0 0,000 100,0

39 6,3 0,0 0,000 100,0

38 5 0,0 0,000 100,0

37 4 0,28 0,28 0,019 99,98

36 3,15 5,12 5,4 0,360 99,64

35 2,5 14,75 20,2 1,343 98,66

34 2 29,38 49,5 3,302 96,70

33 1,6 49,5 3,302 96,70

32 1,25 104,12 153,7 10,243 89,76

31 1 78,53 232,2 15,479 84,52

30 0,8 121,82 354,0 23,600 76,40

29 0,63 161,11 515,1 34,341 65,66

28 0,5 364,81 879,9 58,661 41,34

27 0,4 230,04 1 110,0 73,997 26,00

26 0,315 108,94 1 218,9 81,260 18,74

25 0,25 131,78 1 350,7 90,045 9,95

24 0,2 49,34 1 400,0 93,335 6,67

23 0,16 1 400,0 93,335 6,67

22 0,125 37,84 1 437,9 95,857 4,14

21 0,1 1 437,9 95,857 4,14

20 0,08 10,64 1 448,5 96,567 3,43

19 Fond 20



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 III


Mf = 2,21

❖ Coefficient de courbure – Coefficient d’uniformité

• Coefficient de courbure noté Cc : permet de décrire la forme de la courbe

granulométrique

𝑪𝒄 =(𝒅𝟑𝟎)𝟐

(𝒅𝟔𝟎 × 𝒅𝟏𝟎)⁄

𝐂𝐜 = 𝟏, 𝟐𝟑

• Coefficient d’uniformité noté Cu : permet d’exprimer l’étalement de la courbe

granulométrique

𝑪𝒖 =𝒅𝟔𝟎

𝒅𝟏𝟎⁄

𝐂𝐮 = 𝟐, 𝟒

d60, d 30 et d10 représentent respectivement les tamis correspondant à 60%, 30% et 10% du

passant cumulé sur la courbe granulométrique. Ce qui donne les valeurs suivantes :

d60 = 0,6 mm ; d30 = 0,43 mm ; d10 = 0,25 mm ;

DENSITÉ APPARENTE DU SABLE

DENSITE APPARENTE DU SABLE

CARACTERISTIQUES DU RECIPIENT NUMERO D'ESSAIS

1 2 3

Masse du récipient Mo (g) 309,00 309,00 309,00

Masse du récipient

rempli

M1 (g) 1823,00 1847,00 1849,00

Masse des granulats M2=M1-Mo

(g)

1514,00 1538,00 1540,00

Volume V (cm3) 1000,00 1000,00 1000,00

Masse Volumique

Apparente :

ρb = M2/V

ρb (g/cm3) 1,51 1,54 1,54

ρb (kg/cm3) 1,53

Annexe 2 : Caractéristiques du gravier

ANALYSE GRANULOMÉTRIQUE



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 IV


Poids initial sec (g): 3000 g

Modules

AFNOR

f tamis mm Refus partiels Refus

cumulés

% Refus

cumulés

% Passants

cumulés

50 80

49 63

48 50

47 40

46 31.5

45 25 0,0 0,0 0,0 100,0

44 20 0,0 0,0 0,0 100,0

43 16 313,3 313,3 10,4 89,6

42 12,5 1 595,1 1 908,4 63 6 36,4

41 10 814,9 2 723,3 90,8 9,2

40 8 250,0 2 973,2 99,1 0,9

39 6,3 23,1 2 996,3 99,9 0,1

38 5 1,8 2 998,1 99,9 0,1

37 Fond

❖ Coefficient de courbure – Coefficient d’uniformité

• Coefficient de courbure noté Cc : permet de décrire la forme de la courbe

granulométrique

𝑪𝒄 =(𝒅𝟑𝟎)𝟐

(𝒅𝟔𝟎 × 𝒅𝟏𝟎)⁄

𝐂𝐜 = 𝟏, 𝟎𝟐

• Coefficient d’uniformité noté Cu : permet d’exprimer l’étalement de la courbe

granulométrique

𝑪𝒖 =𝒅𝟔𝟎

𝒅𝟏𝟎⁄

𝐂𝐮 = 𝟏, 𝟐𝟐

d60, d 30 et d10 représentent respectivement les tamis correspondant à 60%, 30% et 10% du

passant cumulé sur la courbe granulométrique. Ce qui donne les valeurs suivantes :

d60 = 14,05 mm ; d30 = 10,02 mm ; d10 = 11,92 mm ;



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 V


DENSITÉ APPARENTE DU GRAVIER

DENSITE APPARENTE DU GRAVIER

CARACTERISTIQUES DU RECIPIENT NUMERO D'ESSAIS

1 2 3

Masse du récipient Mo (g) 6156,00 6156,00 6156,00

Masse du réc rempli M1 (g) 8507,00 8538,00 8515,00

Masse des granulats M2=M1-Mo

(g)

2351,00 2382,00 2359,00

Volume V (cm3) 1000,00 1000,00 1000,00

Masse Volumique

Apparente :

ρb = M2/V

ρb (g/cm3) 1,50 1,52 1,50

ρb (kg/cm3) 1,51



TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 VI


Annexe 3 : Détails des résultats de paramètres des connexions testées

HA12F

Connexion HA12F

1

HA12F3 HA12F4 Moyenne Ecart type Max Min

Fmax 21,94 20,39 17,37 19,90 2,32 21,94 17,37

12,70 12,99 5,99 10,56 3,96 12,99 5,99

Ks 10,46 11,06 6,89 9,47 2,25 11,06 6,89

Ku 8,45 9,53 6,12 8,03 1,74 9,53 6,12

∇ 1,13 5,15 19,19 8,49 9,48 19,19 1,13

HA14F

Connexion HA14F2 HA14F3 HA14F5 Moyenne Ecart

type

Max Min

Fmax 22,75 23,27 22,15 22,73 0,56 23,27 22,15

5,76 12,72 5,27 7,92 4,17 12,72 5,27

Ks 18,22 8,72 19,11 15,35 5,76 19,11 8,72

Ku 15,53 8,76 14,83 13,04 3,72 15,53 8,76

∇ 23,40 0,95 27,87 17,41 14,43 27,87 0,95

HA12S

Connexion HA12S1 HA12S3 HA12S5 Moyenne Ecart

type

Max Min

Fmax 22,22 17,96 21,18 20,45 2,22 22,22 17,96

13,62 3,77 14,67 10,69 6,01 14,67 3,77

Ks 11,06 15,84 13,54 13,48 2,39 15,84 11,06

Ku 9,83 13,18 10,80 11,27 1,72 13,18 9,83

∇ 25,04 45,43 0,57 23,68 22,46 45,43 0,57

HA14S

Connexion HA14S3 HA14S4 HA14S5 Moyenne Ecart

type

Max Min

Fmax 28,10 25,05 24,17 25,77 2,06 28,10 24,17

12,30 8,89 2,81 8,00 4,81 12,30 2,81

Ks 16,51 12,65 18,93 16,03 3,17 18,93 12,65

Ku 14,13 11,29 15,71 13,71 2,24 15,71 11,29

∇ 5,22 18,10 13,64 12,32 6,54 18,10 5,22







TCHATCHEU NGAKO Carole Promotion 2019/2020 VII


HA12FC

Connexion HA12FC1 HA12FC2 HA12FC5 Moyenne Ecart

type

Max Min

Fmax 19,90 21,72 27,38 23,00 3,90 27,38 19,32

15,00 9,39 13,21 12,54 2,86 15,00 9,39

Ks 12,49 12,96 13,38 12,94 0,44 13,38 10,69

Ku 10,78 11,75 8,60 10,38 1,61 11,75 8,60

∇ 0,00 11,71 7,64 6,45 5,95 11,71 0,00

HA14FC

Connexion HA14FC1 HA14FC3 HA14FC5 Moyenne Ecart type Max Min

Fmax 26,12 23,58 21,76 23,82 2,19 26,12 21,76

11,21 3,30 11,65 8,72 4,70 11,65 3,30

Ks 11,10 20,48 20,68 17,42 5,47 20,68 11,10

Ku 9,44 16,28 12,43 12,71 3,43 16,28 9,44

∇ 3,40 8,89 7,76 6,69 2,90 8,89 3,40

HA12U

Connexion HA12U1 HA12U3 HA12U4 Moyenne Ecart type Max Min

Fmax 37,19 28,67 36,29 34,05 4,68 37,19 28,67

13,82 2,58 3,38 6,59 6,27 13,82 2,58

Ks 28,41 28,60 29,58 28,86 0,63 29,58 28,41

Ku 25,70 27,60 32,92 28,74 3,74 32,92 25,70

∇ 2,12 2,65 14,05 6,27 6,74 14,05 2,12

𝐯𝐅𝐦𝐚𝐱



Analyse du comportement mécanique des connexions par tige ...

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